در آغاز قرن، چاپ کتاب و روزنامه در منطقه نیویورک در تابستان های گرم و مرطوب تقریباً غیرممکن بود. صفحات پیچ خورده و چروک می شوند و جوهر اغلب لکه می شود. در تلاش برای حل این مشکل، شرکت چاپ سنگی و انتشارات Sackett-Wilhelms مخترع ویلیس کریر را در سال 1902 استخدام کرد تا دستگاهی برای کنترل دما و رطوبت چاپخانه خود بسازد. کریر این کار را انجام داد و از آن زمان تهویه مطبوع زندگی مدرن را تغییر داده است. نوآوری در تهویه مطبوع امکان تولید و توزیع اقلام از منسوجات تا شکلات را بدون توجه به آب و هوای محلی فراهم کرد و ورود فناوری به خانه ها و مشاغل باعث شد جمعیت جنوب و غرب آمریکا به سرعت رشد کند. تهویه مطبوع در برخی از گرم ترین روزهای تابستان پناهگاهی ایجاد می کند، بهره وری کارگران را افزایش می دهد و حتی در روزهای گرم به ویژه از سلامت ما در برابر بیماری های مربوط به گرما محافظت می کند.
اما این فناوری همچنین از مقدار زیادی برق استفاده می کند و بر مواد شیمیایی که گازهای گلخانه ای قدرتمندی تولید می کنند متکی است. متأسفانه، تلاش های ما برای خنک ماندن به گرم شدن جهان به دلیل تغییرات آب و هوایی کمک کرده است. اما تحقیقات اخیر می‌تواند تلاش‌هایی را برای کاهش و خنثی کردن اثرات منفی تغییرات آب و هوا و همچنین ارائه راه‌حل‌های فن‌آوری برای سازگاری بیشتر فناوری با آب و هوا فراهم کند.
تهویه مطبوع به جمعیت جدیدی می رسد
در سال های اخیر استفاده از تهویه مطبوع در کشورهای در حال توسعه با آب و هوای گرم و اقتصادهای در حال توسعه افزایش یافته است. محققانی که بازارهای انرژی را مطالعه می کنند تخمین می زنند که پتانسیل زیادی برای رشد در بازارهای تهویه مطبوع در کشورهایی با جمعیت بسیار زیاد در آب و هوای بسیار گرم وجود دارد. تخمین‌های آنها نشان می‌دهد که مکان‌هایی مانند هند، چین، اندونزی، نیجریه، پاکستان و سایرین به اندازه آمریکا یا بیشتر در معرض گرما هستند. همانطور که این کشورها ثروتمندتر می شوند و برق به طور گسترده در دسترس قرار می گیرد، تهویه مطبوع نیز در خانه های بیشتری در دسترس خواهد بود. هر یک از این کشورها ممکن است به اندازه ایالات متحده به انرژی برای تهویه مطبوع نیاز داشته باشند.
منبع: Biardeau, Davis, and Gertler et al., Nat Sustain 2020.
دسترسی گسترده به تهویه مطبوع در سراسر جهان با برکات متفاوتی همراه خواهد بود. از سوی دیگر، کارگران اغلب زمانی که محل کارشان در دمای مناسبی باشد بهره وری بیشتری دارند. دسترسی به تهویه مطبوع از بیماری‌های مرتبط با گرما، از جمله گرمازدگی، گرفتگی گرما و گرمازدگی محافظت می‌کند. یک مطالعه تخمین می زند که مرگ و میر ناشی از گرما از سال 1960 تا کنون 80 درصد در ایالات متحده کاهش یافته است. خنک کردن فضاهای داخلی در کشورهای در حال توسعه با محافظت از آنها در برابر بیماری های ناشی از گرما، جان افراد بیشتری را نجات می دهد و همچنین برای بسیاری از مردم در گرم ترین مکان های جهان تسکین می دهد زیرا گرم شدن کره زمین آنها را حتی داغ تر می کند. اما چنین امدادی به برق بسیار بیشتری نیاز دارد.
تهویه مطبوع به مقدار قابل توجهی برق نیاز دارد. یک کولر گازی خانگی حدود 20 برابر بیشتر از یک پنکه سقفی برق مصرف می کند. حدود 17 درصد از مصرف برق مسکونی ایالات متحده و 10 درصد از کل مصرف برق جهانی به تهویه مطبوع اختصاص می یابد. معرفی فناوری خنک کننده در کشورهای در حال توسعه منجر به افزایش چشمگیر مصرف برق جهانی خواهد شد.
اگر مصرف برق تنها مشکل سرمایش بود، می‌توان با دریافت برق بیشتر از منابع انرژی پاک مانند باد و خورشید، مشکل را حل کرد. اما تهویه مطبوع به منبع اصلی گازهای گلخانه ای – مبردها – نیز بستگی دارد.
تمیز کردن مبرد
دستگاه های تهویه مطبوع با فشار دادن و کاهش فشار متوالی مواد شیمیایی معروف به مبرد و عبور دادن آنها از لوله های مارپیچ نازک برای حذف گرما از اتاق کار می کنند و هوای داخل اتاق را خنک تر می کنند.
متداول ترین مبردهای مورد استفاده به عنوان هیدروفلوئوروکربن ها (HFCs) شناخته می شوند که در صورت خروج از دستگاه ها از طریق نشت و دفع نامناسب تبدیل به گازهای گلخانه ای قوی می شوند. HFC ها از صدها تا هزاران بار قوی تر از دی اکسید کربن از نظر تأثیر آنها بر گرمایش جهانی هستند.
اما جایگزین هایی برای HFC ها وجود دارد. آمونیاک و دی اکسید کربن می توانند به عنوان مبرد در دستگاه های تهویه مطبوع استفاده شوند و تأثیر بسیار کمتری بر آب و هوا دارند. برخی از فن‌آوری‌هایی که از این مبردهای کم‌ضرر استفاده می‌کنند، حتی نسبت به سیستم‌های تهویه مطبوع که در حال حاضر استفاده می‌شوند، بازده انرژی بیشتری دارند و برق کمتری مصرف می‌کنند. دانشمندان پیش بینی می کنند که حذف تدریجی HFC ها می تواند از حدود 0.1 درجه سانتیگراد گرمایش جهانی از 2 درجه سانتیگراد پیش بینی شده تا سال 2050 جلوگیری کند.
اما آمونیاک و دی اکسید کربن دارای معایبی هستند که مانع از تبدیل شدن آنها به پرمصرف ترین مبردها شده است. آمونیاک سمی است و زمانی که به غلظت کافی در هوا برسد می تواند به افراد آسیب برساند یا حتی آنها را بکشد. این خطرات را می توان با تعمیر و نگهداری منظم و زمانی که کارکنان به درستی آموزش ببینند کاهش داد، اما خطرات همچنان باقی می مانند. از سوی دیگر، دی اکسید کربن سمی نیست، حداقل در مقادیری که به عنوان مبرد تهویه مطبوع استفاده می شود. اما استفاده از آن به دلیل خواص شیمیایی آن می تواند گران تر باشد و همچنان خطراتی را به همراه دارد. دی اکسید کربن دارای فشار بحرانی بالاتری نسبت به HFC یا آمونیاک است، به این معنی که فشار بالاتری برای استفاده از آن در تهویه مطبوع لازم است. تهویه مطبوع‌هایی که از چنین فشار بالایی استفاده می‌کنند ممکن است ایمنی کمتر یا گران‌تری برای تولید داشته باشند. با این حال، تلاش هایی برای بهینه سازی فناوری با استفاده از هر یک از این مبردها و ایمن تر کردن آنها وجود دارد.
در حالی که انتقال از HFC ها ممکن است بی اهمیت نباشد، این اولین باری نیست که دسته ای از مبردها به دلیل اثرات مضر زیست محیطی آنها حذف می شوند. قبل از اینکه HFC ها عمدتاً در تهویه مطبوع و سایر فناوری های خنک کننده استفاده شوند، کلروفلوئوروکربن ها یا CFC ها رایج ترین بودند. اما مشخص شد که CFCها باعث تخریب لایه اوزون می شوند و در اوایل دهه 1990 به تدریج حذف شدند. HFC ها ممکن است روزی مانند CFC ها حذف شوند.
با حمایت از توسعه و پذیرش این مبردهای جدید یا سایر فناوری‌هایی که ممکن است ظهور کنند، می‌توانیم از آب و هوای خود محافظت کنیم و در عین حال فناوری تبرید را حفظ کنیم که زندگی مدرن را ممکن می‌سازد و می‌تواند به ما در مقابله با پیامدهای تغییرات آب و هوایی که نمی‌توانیم از آن جلوگیری کنیم، کمک کنیم.
پیام آب و هوا: یک بحث جهانی اولین بار در ظاهر شد شورای علمی ایلینوی.
